Wankel इंजन - RPD कार के संचालन का उपकरण और सिद्धांत
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मोटर वाहन उद्योग के इतिहास में, कई उन्नत समाधान हुए हैं, घटकों और विधानसभाओं के डिजाइन बदल गए हैं। 30 से अधिक साल पहले, विंकल रोटरी पिस्टन इंजन का लाभ देते हुए, पिस्टन इंजन को किनारे पर स्थानांतरित करने के लिए सक्रिय प्रयास शुरू हुए। हालांकि, कई परिस्थितियों के कारण, रोटरी मोटर्स को उनके जीवन का अधिकार नहीं मिला। इस सब के बारे में नीचे पढ़ें।
आपरेशन के सिद्धांत
रोटर में एक त्रिकोणीय आकार होता है, प्रत्येक तरफ एक उत्तल आकार होता है जो पिस्टन के रूप में कार्य करता है। रोटर के प्रत्येक पक्ष में विशेष अवकाश होते हैं जो ईंधन-हवा के मिश्रण के लिए अधिक स्थान प्रदान करते हैं, जिससे इंजन की परिचालन गति बढ़ जाती है। किनारों का शीर्ष एक छोटे सीलिंग बाफ़ल से सुसज्जित है जो प्रत्येक बीट के निष्पादन को सुविधाजनक बनाता है। रोटर दोनों पक्षों पर सीलिंग रिंग से सुसज्जित है, जो कक्षों की दीवार बनाते हैं। रोटर के मध्य को दांतों से सुसज्जित किया जाता है, जिसकी सहायता से तंत्र घूमता है।
वेन्केल इंजन के संचालन का सिद्धांत शास्त्रीय एक से पूरी तरह से अलग है, हालांकि, वे 4 स्ट्रोक (सेवन-संपीड़न-काम करने वाले स्ट्रोक-निकास) से मिलकर एक प्रक्रिया से एकजुट होते हैं। ईंधन पहले गठित चैम्बर में प्रवेश करता है, दूसरे में संपीड़ित होता है, फिर रोटर घूमता है और स्पार्क प्लग द्वारा संपीड़ित मिश्रण को प्रज्वलित किया जाता है, जब काम मिश्रण रोटर को घुमाता है और निकास कई गुना तक निकल जाता है। मुख्य भेद सिद्धांत यह है कि एक रोटरी पिस्टन मोटर में, कार्यशील कक्ष स्थिर नहीं होता है, लेकिन रोटर के आंदोलन से बनता है।
युक्ति
डिवाइस को समझने से पहले, आपको एक रोटरी पिस्टन मोटर के मुख्य घटकों को जानना चाहिए। Wankel इंजन में निम्न शामिल हैं:
- स्टेटर हाउसिंग;
- रोटर;
- गियर का एक सेट;
- सनकी शाफ्ट;
- स्पार्क प्लग (प्रज्वलित और afterburning)।
एक रोटरी मोटर एक आंतरिक दहन इकाई है। इस मोटर में, काम के सभी 4 स्ट्रोक पूर्ण रूप से होते हैं, हालांकि, प्रत्येक चरण के लिए अपना स्वयं का कक्ष होता है, जो रोटर द्वारा आंदोलन को घुमाकर बनता है।
जब इग्निशन चालू होता है, स्टार्टर फ्लाईव्हील को चालू करता है और इंजन शुरू होता है। रोटेटिंग, रोटर, गियर मुकुट के माध्यम से, सनकी शाफ्ट (एक पिस्टन इंजन के लिए, यह एक कैंषफ़्ट है) को टोक़ पहुंचाता है।
Wankel इंजन के काम का परिणाम काम के मिश्रण के दबाव का गठन होना चाहिए, रोटर के घूर्णी आंदोलनों को बार-बार दोहराने के लिए मजबूर करता है, ट्रांसमिशन को टोक़ प्रेषित करता है।
इस मोटर में, कनेक्टिंग रॉड के साथ सिलेंडर, पिस्टन, क्रैंकशाफ्ट पूरे स्टेटर हाउसिंग को रोटर से बदल देते हैं। इसके लिए धन्यवाद, इंजन की मात्रा काफी कम हो जाती है, जबकि बिजली एक क्लासिक मोटर की तुलना में एक क्रैंक तंत्र के साथ समान मात्रा के साथ कई गुना अधिक होती है। कम घर्षण के नुकसान के कारण इस डिज़ाइन में एक उच्च गियरबॉक्स भी है।
वैसे, इंजन ऑपरेटिंग स्पीड 7000 आरपीएम से अधिक हो सकती है, जबकि माज़दा वैंकल इंजन (खेल प्रतियोगिताओं के लिए) 10000 आरपीएम से अधिक है।
डिज़ाइन
समान आकार के क्लासिक इंजनों की तुलना में इस इकाई के मुख्य लाभों में से एक इसकी कॉम्पैक्टनेस और हल्का वजन है। लेआउट आपको गुरुत्वाकर्षण के केंद्र को काफी कम करने की अनुमति देता है, और यह नियंत्रण की स्थिरता और तीखेपन को अनुकूल रूप से प्रभावित करता है। छोटे विमान, स्पोर्ट्स कार और मोटर वाहनों ने इस लाभ का उपयोग किया है और अब भी करते हैं।
कहानी
Wankel इंजन की उत्पत्ति और प्रसार का इतिहास आपको यह समझने की अनुमति देगा कि यह अपने दिन में सबसे अच्छा इंजन क्यों था, और आज इसे क्यों छोड़ दिया गया।
शुरुआती घटनाक्रम
1951 में, जर्मन कंपनी NSU Motorenwerke ने दो इंजन विकसित किए: पहला - फेलिक्स वान्केल द्वारा, DKM नाम से, और दूसरा - हंस पास्के के KKM (वांकेल के विकास पर आधारित)।
वेन्केल इकाई के काम का आधार शरीर और रोटर का अलग-अलग रोटेशन था, जिसके कारण ऑपरेटिंग क्रांतियां 17000 प्रति मिनट तक पहुंच गईं। असुविधा यह थी कि स्पार्क प्लग को बदलने के लिए इंजन को डिसबैलेंस किया जाना था। लेकिन केकेएम इंजन में एक निश्चित निकाय था और इसका डिजाइन मुख्य प्रोटोटाइप की तुलना में बहुत सरल था।
जारी किए गए लाइसेंस
1960 में, NSU Motorenwerke ने अमेरिकी निर्माण कंपनी कर्टिस-राइट कॉर्पोरेशन के साथ एक समझौते पर हस्ताक्षर किए। अनुबंध जर्मन इंजीनियरों के लिए हल्के वाहनों के लिए छोटे रोटरी पिस्टन इंजन के विकास पर ध्यान केंद्रित करने के लिए था, जबकि अमेरिकी कर्टिस-राइट विमान के इंजन के विकास में लगे हुए थे। जर्मन मैकेनिकल इंजीनियर मैक्स बेंटले को एक डिजाइनर के रूप में भी काम पर रखा गया था।
Citroen, Porsche, Ford, Nissan, GM, Mazda और कई अन्य सहित वैश्विक कार निर्माताओं का विशाल बहुमत। 1959 में, अमेरिकी कंपनी ने Wankel इंजन का एक उन्नत संस्करण पेश किया, और एक साल बाद ब्रिटिश रोल्स रॉयस ने अपना दो-चरण डीजल रोटरी पिस्टन इंजन दिखाया।
इस बीच, कुछ यूरोपीय वाहन निर्माता कारों को नए इंजनों से लैस करने की कोशिश करने लगे, लेकिन सभी को अपना आवेदन नहीं मिला: जीएम ने इनकार कर दिया, सिट्रोएन को विमान के लिए काउंटर-पिस्टन के साथ एक इंजन विकसित करने पर फिक्स किया गया था, और मर्सिडीज-बेंज ने एक रोटरी पिस्टन इंजन स्थापित किया था। प्रयोगात्मक सी 111 मॉडल में।
1961 में, सोवियत संघ में, NAMI, ने अन्य शोध संस्थानों के साथ मिलकर, Wankel इंजन का विकास शुरू किया। कई विकल्प तैयार किए गए थे, उनमें से एक ने केजीबी के लिए VAZ-2105 कार में इसका आवेदन पाया। इकट्ठे मोटर्स की सटीक संख्या अज्ञात है, लेकिन यह कई दर्जन से अधिक नहीं है।
वैसे, वर्षों बाद, केवल ऑटोमोटिव कंपनी मज़्दा ने वास्तव में रोटरी पिस्टन इंजन के लिए उपयोग पाया है। इसका एक उल्लेखनीय उदाहरण RX-8 मॉडल है।
मोटरसाइकिल का घटनाक्रम
ब्रिटेन में, मोटरसाइकिल निर्माता नॉर्टन मोटरसाइकिल ने मोटर वाहनों के लिए सैक्स एयर कूल्ड रोटरी पिस्टन इंजन विकसित किया है। आप हरक्यूलिस W-2000 मोटरसाइकिल के बारे में पढ़कर विकास के बारे में अधिक जान सकते हैं।
सुजुकी एक तरफ नहीं खड़ी हुई, और अपनी मोटरसाइकिल भी जारी की। हालांकि, इंजीनियरों ने मोटर के डिजाइन पर सावधानीपूर्वक काम किया, एक लौह मिश्र धातु का उपयोग किया, जिसने इकाई की विश्वसनीयता और सेवा जीवन में काफी वृद्धि की।
कारों के लिए विकास
माज़दा और एनएसयू के बीच एक शोध अनुबंध पर हस्ताक्षर करने के बाद, कंपनियों ने पहली कार के उत्पादन में एक Wankel इकाई के साथ चैंपियनशिप के लिए प्रतिस्पर्धा करना शुरू कर दिया। नतीजतन, 1964 में, NSU ने अपनी पहली कार, NSU स्पाइडर प्रस्तुत की, जवाब में, माज़दा ने 2 और 4-रोटर इंजन का एक प्रोटोटाइप प्रस्तुत किया। 3 वर्षों के बाद, NSU Motorenwerke ने Ro 80 मॉडल जारी किया, लेकिन एक अपूर्ण डिजाइन की पृष्ठभूमि के खिलाफ कई विफलताओं के कारण बहुत सारी नकारात्मक समीक्षा प्राप्त की। यह समस्या 1972 तक हल नहीं हुई थी और 7 साल बाद कंपनी को ऑडी द्वारा अवशोषित कर लिया गया था, और वेंकेल इंजन पहले से ही कुख्यात हो गए थे।
जापानी निर्माता मज़्दा ने घोषणा की कि उनके इंजीनियरों ने शीर्ष (चैंबरों के बीच जकड़न के लिए) को सील करने की समस्या को हल किया, उन्होंने न केवल स्पोर्ट्स कारों में, बल्कि वाणिज्यिक वाहनों में भी मोटर्स का उपयोग करना शुरू कर दिया। वैसे, माज़दा कारों के मालिकों ने एक रोटरी इंजन के साथ उच्च थ्रॉटल प्रतिक्रिया और इंजन की लोच का उल्लेख किया।
मज़्दा ने बाद में उन्नत इंजन के बड़े पैमाने पर परिचय को छोड़ दिया, इसे केवल RX-7 और RX-8 मॉडल पर स्थापित किया। RX-8 के लिए, नवीनीकरण इंजन डिजाइन किया गया था, जिसे कई तरीकों से बेहतर बनाया गया है, अर्थात्:
- विस्फोटक को बेहतर बनाने के लिए विस्थापित निकास वेंट, जो शक्ति में काफी वृद्धि करता है;
- थर्मल विरूपण को रोकने के लिए कुछ सिरेमिक भागों को जोड़ा;
- सुविचारित इलेक्ट्रॉनिक इंजन प्रबंधन प्रणाली;
- दो स्पार्क प्लग की उपस्थिति (मुख्य और afterburner के लिए);
- आउटलेट पर कार्बन बिल्ड-अप को खत्म करने के लिए पानी की जैकेट को जोड़ना।
नतीजतन, 1.3 लीटर की मात्रा के साथ एक कॉम्पैक्ट इंजन और लगभग 231 एचपी का पावर आउटपुट प्राप्त किया गया था।
लाभ
एक रोटरी पिस्टन इंजन के मुख्य लाभ:
- इसका कम वजन और आयाम, जो कार डिजाइन के आधार को सीधे प्रभावित करते हैं। गुरुत्वाकर्षण के निम्न केंद्र के साथ स्पोर्ट्स कार को डिजाइन करते समय यह कारक महत्वपूर्ण है।
- कम विवरण। यह न केवल आपको मोटर को बनाए रखने की लागत को कम करने की अनुमति देता है, बल्कि आंदोलन या संबंधित भागों के रोटेशन के लिए बिजली के नुकसान को कम करने की भी अनुमति देता है। इस कारक ने सीधे उच्च दक्षता को प्रभावित किया।
- क्लासिक पिस्टन इंजन के समान वॉल्यूम के साथ, रोटरी पिस्टन इंजन की शक्ति 2-3 गुना अधिक होती है।
- काम की चिकनाई और लोच, इस तथ्य के कारण मूर्त कंपन की अनुपस्थिति कि मुख्य इकाइयों के पारस्परिक आंदोलनों नहीं हैं।
- इंजन को कम ऑक्टेन गैसोलीन द्वारा संचालित किया जा सकता है।
- व्यापक परिचालन गति सीमा छोटे गियर के साथ संचरण का उपयोग करने की अनुमति देती है, जो शहरी परिस्थितियों के लिए बेहद सुविधाजनक है।
- टॉर्क "शेल्फ" ओटो इंजन के रूप में, चक्र के ”के लिए प्रदान किया गया है, न कि एक चौथाई के लिए।
- इंजन का तेल व्यावहारिक रूप से दूषित नहीं है, नाली का अंतराल कई गुना व्यापक है। यहां, तेल दहन के अधीन नहीं है, पिस्टन मोटर्स की तरह, यह प्रक्रिया छल्ले के माध्यम से होती है।
- कोई विस्फोट नहीं हुआ है।
वैसे, यह साबित हो गया है कि भले ही यह इंजन एक संसाधन के कगार पर है, बहुत सारे तेल की खपत करता है, कम संपीड़न पर संचालित होता है, इसकी शक्ति थोड़ी कम हो जाएगी। यह वह गरिमा थी जिसने मुझे विमान पर एक रोटरी पिस्टन इंजन की स्थापना के लिए रिश्वत दी थी।
प्रभावशाली फायदों के साथ, ऐसे नुकसान भी हैं जिन्होंने उन्नत रोटरी पिस्टन इंजन को जनता तक पहुंचने से रोका।
सीमाएं
- दहन प्रक्रिया पर्याप्त कुशल नहीं है, जिसके कारण ईंधन की खपत बढ़ जाती है और विषाक्तता के मानक बिगड़ जाते हैं। समस्या को दूसरी स्पार्क प्लग की उपस्थिति से आंशिक रूप से हल किया जाता है, जो काम के मिश्रण को जला देता है।
- उच्च तेल की खपत। नुकसान इस तथ्य के कारण है कि Wankel इंजन अत्यधिक चिकनाई है, और कुछ स्थानों पर, कभी-कभी, तेल बाहर जला सकते हैं। दहन क्षेत्रों में तेल का एक अतिरिक्त होता है जिसके परिणामस्वरूप कार्बन का निर्माण होता है। उन्होंने "हीट" पाइप स्थापित करके इस समस्या से निपटने की कोशिश की, जो गर्मी हस्तांतरण में सुधार करता है और पूरे इंजन में तेल के तापमान को बराबर करता है।
- मरम्मत में कठिनाई। सभी विशेषज्ञ पेशेवर रूप से वेन्केल इंजन की मरम्मत के लिए तैयार नहीं हैं। संरचनात्मक रूप से, यूनिट एक क्लासिक मोटर की तुलना में अधिक जटिल नहीं है, लेकिन बहुत सारी बारीकियां हैं, गैर-पालन जो इंजन की प्रारंभिक विफलता का कारण बनेगी। इसके लिए हम मरम्मत की उच्च लागत को जोड़ते हैं।
- कम संसाधन। मज़्दा आरएक्स -8 मालिकों के लिए, 80 किमी के माइलेज का मतलब है कि यह एक बड़ा ओवरहाल करने का समय है। दुर्भाग्य से, ऐसी कॉम्पैक्टनेस और उच्च दक्षता का भुगतान हर 000-80 हजार किलोमीटर की महंगी और जटिल मरम्मत के साथ करना पड़ता है।
प्रश्न और उत्तर:
रोटरी इंजन और पिस्टन इंजन में क्या अंतर है? एक रोटरी मोटर में कोई पिस्टन नहीं होता है, जिसका अर्थ है कि आंतरिक दहन इंजन शाफ्ट को घुमाने के लिए पारस्परिक आंदोलनों का उपयोग नहीं किया जाता है - रोटर तुरंत इसमें घूमता है।
कार में रोटरी इंजन क्या होता है? यह एक थर्मल यूनिट है (यह एक वायु-ईंधन मिश्रण के दहन के कारण काम करता है), केवल यह एक घूर्णन रोटर का उपयोग करता है, जिस पर एक शाफ्ट तय होता है, जो गियरबॉक्स में जाता है।
रोटरी इंजन इतना खराब क्यों है? रोटरी मोटर का मुख्य नुकसान यूनिट के दहन कक्षों के बीच मुहरों के तेजी से पहनने के कारण एक बहुत छोटा कामकाजी संसाधन है (कामकाजी कोण लगातार बदल रहा है और लगातार तापमान गिरता है)।
